麦克斯威与无线电

麦克斯威（James Clerk Maxwell, 1831-1879）则是长于数学的理论物理学家的典型。他生于苏格兰的一个小康之家。自幼便充份显示了数学之才能。他先在阿伯丁(Aberdeen)大学任教，以后转往剑桥。在物理中，今日麦克斯威之重要性，几可与牛顿、爱因斯坦等量齐观。但生前，麦克斯威并不受其故乡苏格兰之欢迎（爱丁堡大学不要他，死时亦未有公开之表扬）。他在剑桥大学则受到重用，出任Cavendish Laboratory的首任所长。
　　
　　他在1855年，发表了「法拉第之力线」一文，受到将退休的法拉第的鼓励。1862年，他由理论推导出：电场变化时，也会感应出磁场。这与法拉第的电感定律相对而相成，合称「电磁交感」。此后他出版了「电磁场的动态理论」（A Dynamic Theory of Electromagnetic Field, 1867），「电磁论」(Treatise on Electricity and Magnetism, 1873)，其重要性可以与牛顿的「自然哲学的数学原理」相提并论。
　　
　　通过了数学（主要是「向量分析」），麦克斯威写下了著名的「麦克斯威方程式」，不但完整而精确地描述了所有的已知电磁场之现象，而且有新的「预言」。其中最重要的是「电磁波」：
　　
　　(1)由于「电磁交感」，故电磁场可以在真空中以「波」的形式传递。
　　
　　(2)计算之结果，这波之速度与光速一致，故光是一种「可见的」电磁波。
　　
　　(3)这种波亦携带能量、动量等，并且遵从守恒律。(1884波亭定理，英John Henry Poynting ,1852-1814是麦克斯威的学生，他推导出电磁场中的能量的流动关系式。)
　　
　　「光是一种电磁波！」这句话现在是常识，在当年则骇人听闻。麦克斯威只靠纸上谈兵（数学运算），就做大胆宣言，也难怪当年根本不信有电磁波的人居多。但他自己却信心满满。有人告诉他有关的实验结果，不完全成功，他毫不在意。他有信心他的理论一定是对的。──以后的理论物理学家很多人就学了他这种态度。有一个物理学者(Dirac)的一个理论被实验证明是错的。他就抱怨：这么美的理论，上帝为什么不用？
　　
　　德国人赫兹(Heinrich R. Hertz ,1857-1894, Karlsruhe Polytechnic)是第一个在实验室中证明电磁波存在的人。他先把麦克斯威的电磁学改写成今天常见的形式(1884)。然后在1886-88年，做了一系列的实验，不但证明电磁波存在，而且与光有相同波速，并有反射、折射等现象，也对电磁波性质（波长、频率）定量测定。当然，也同时发展出发射、接收电磁波的方法。──这是所有「无线通讯」的始祖。──此时麦克斯威墓木已拱。
　　
　　一般人都说无线电的发明人是意大利的马可尼(Guglielmo Marconi 1874- 1937，获1909年诺贝尔奖 )。俄国人则说是波波夫(Aleksandr Popov, 1859-1906, Univ. St. Petersburg)。但在推广实用上与影响力上，马可尼似乎领先一步。(特斯拉也有无线电的专利，但时间更晚。)1901年，马可尼实验越洋广播成功，轰动一时，从此开始了广播工业。